DE102014216582A1

DE102014216582A1 - Spark plug with multi-mass electrode

Info

Publication number: DE102014216582A1
Application number: DE102014216582.2A
Authority: DE
Inventors: Detlef Hartmann; Andreas Benz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-02-25
Also published as: WO2016026597A1

Abstract

Zündkerze, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, aufweisend ein Gehäuse, einen im Gehäuse angeordneten Isolator mit einer axialen Bohrung, einer in der axialen Bohrung des Isolators angeordneten Mittelelektrode, wobei die Zündkerze eine Längsachse aufweist, und wobei mindestens eine Funkenstrecke zwischen Mittelelektrode und Gehäuse ausgebildet ist, wobei die Funkenstrecke im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Zündkerze und beabstandet zur Längsachse der Zündkerze ausgebildet ist.A spark plug, in particular for an internal combustion engine, comprising a housing, an insulator arranged in the housing with an axial bore, a center electrode arranged in the axial bore of the insulator, the spark plug having a longitudinal axis, and wherein at least one spark gap is formed between the center electrode and the housing, wherein the spark gap is formed substantially parallel to the longitudinal axis of the spark plug and spaced from the longitudinal axis of the spark plug.

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung geht von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs aus. The invention is based on a spark plug according to the preamble of the independent claim.

In der Zündkerzenentwicklung wird ständig an der Steigerung der Laufzeit der Zündkerze gearbeitet. Bei heutigen Zündkerzen, sowohl für die Verwendung im Automotivbereich wie auch für die Verwendung in stationären Gasmotoren, konnte die Laufzeit durch den Einsatz von Edelmetall-Verschleißflächen gesteigert werden. In der jüngeren Vergangenheit wurden weitere Steigerungen der Zündkerzenlaufzeit durch die Erhöhung des Edelmetallanteils in der Zündkerze erreicht. Dabei werden für die Automotiv-Anwendungen primär Zündkerzen mit Mehrmasseelektroden verwendet, die gegenüber von Zündkerzen mit einer Masseelektrode ein größeres Elektrodenverschleißvolumen bieten. Bei Zündkerzen für die Verwendung in stationären Gasmotoren werden die Edelmetallauflagen bei der Masseelektrode und ggfls. der Mittelelektrode vergrößert um die Menge des Edelmetalls zu erhöhen. Aufgrund des hohen bzw. steigenden Anteils von Edelmetall in der Zündkerze steigen auch die Materialkosten bei der Produktion der Zündkerze. In the spark plug development is constantly working to increase the life of the spark plug. In today's spark plugs, both for use in the automotive sector as well as for use in stationary gas engines, the term could be increased by the use of precious metal wear surfaces. In the recent past, further increases in spark plug life have been achieved by increasing the precious metal content in the spark plug. For the automotive applications, primarily spark plugs with multi-mass electrodes are used, which offer a larger electrode wear volume than spark plugs having a ground electrode. For spark plugs for use in stationary gas engines, the precious metal pads at the ground electrode and ggfls. the center electrode increases to increase the amount of the noble metal. Due to the high or increasing proportion of precious metal in the spark plug and the cost of materials in the production of the spark plug increase.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit dem kennzeichnenden Merkmal des unabhängigen Anspruchs hat den Vorteil, dass eine Steigerung der Effizienz und der Laufzeit der erfindungsgemäßen Zündkerze erzielt wird. The spark plug according to the invention with the characterizing feature of the independent claim has the advantage that an increase in the efficiency and the duration of the spark plug according to the invention is achieved.

Durch das erfindungsgemäße Vorgesehen ist, dass die Funkenstrecke im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Zündkerze und beabstandet zur Längsachse der Zündkerze ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil, dass die Funkenstrecke für das zu zündende Gemisch, wie beispielsweise ein Kraftstoffgemisch, besser zugänglich ist und somit die Entflammung des Gemisches begünstigt wird. Dadurch verbessert sich die Gesamtperformanz der Zündkerze. Die erfindungsgemäße Zündkerze kann unter die Zündkerze weniger verschleißenden Bedingungen betrieben werden und erzielt dabei trotzdem vergleichbare Ergebnisse bei der Betriebszuverlässigkeit wie eine Zündkerze aus dem Stand der Technik, die unter extremeren Bedingungen betrieben wird und somit schneller verschleißt. The invention provides that the spark gap is formed substantially parallel to the longitudinal axis of the spark plug and spaced from the longitudinal axis of the spark plug, there is the advantage that the spark gap for the mixture to be ignited, such as a fuel mixture, is more accessible and thus the Inflammation of the mixture is favored. This improves the overall performance of the spark plug. The spark plug according to the invention can be operated under less demanding conditions under the spark plug and still achieves comparable results in terms of operational reliability as a spark plug of the prior art, which is operated under more extreme conditions and thus wears faster.

Die Zündkerze weist ein Gehäuse, ein im Gehäuse angeordneter Isolator mit einer axialen Bohrung und eine in der axialen Bohrung des Isolators angeordnete Mittelelektrode auf. Dabei hat die Zündkerze eine Längsachse. Die Längsachse der Zündkerze erstreckt sich vom brennraumseitigen Ende der Zündkerze bis zum brennraumabgewandten Ende der Zündkerze. Die Längsachse der Zündkerze entspricht dabei der Achse, um die sich die Zündkerze beim Einschrauben in beispielsweise einen Motorblock drehen würde. The spark plug comprises a housing, an insulator arranged in the housing with an axial bore and a center electrode arranged in the axial bore of the insulator. The spark plug has a longitudinal axis. The longitudinal axis of the spark plug extends from the combustion chamber end of the spark plug to the combustion chamber end remote from the spark plug. The longitudinal axis of the spark plug corresponds to the axis about which the spark plug would rotate when screwed into, for example, an engine block.

Die Zündkerze weist mindestens eine Funkenstrecke auf, die sich im Bereich eines Zündspalts ausbildet, wobei der Zündspalt zwischen Mittelelektrode und Gehäuse angeordnet ist. Die Funkenstrecke ist der kürzeste Abstand zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse im Bereich des Zündspalts. Im Wesentlichen ist die Funkenstrecke parallel zur Längsachse der Zündkerze ausgebildet. Zusätzlich ist die Funkenstrecke beabstandet von der Längsachse ausgebildet, d.h. die Funkenstrecke weist einen radialen Abstand zur Längsachse der Zündkerze auf. The spark plug has at least one spark gap, which forms in the region of a spark gap, wherein the spark gap between the center electrode and the housing is arranged. The spark gap is the shortest distance between the center electrode and the housing in the region of the ignition gap. In essence, the spark gap is formed parallel to the longitudinal axis of the spark plug. In addition, the spark gap is formed spaced from the longitudinal axis, i. the spark gap has a radial distance to the longitudinal axis of the spark plug.

Mit im Wesentlichen parallel ist gemeint, dass die Funkenstrecke herstellungsbedingt oder betriebsbedingt eine gewisse Abweichung von der parallelen Ausrichtung zur Längsachse aufweisen kann. Im Sinne dieser Erfindung wird eine Funkenstrecke, die einen Winkel von bis zu 10° insbesondere bis zu 5° bzw. bis zu 2°, zur Längsachse der Zündkerze aufweist, als im Wesentlichen parallel zur Längsachse betrachtet. By substantially parallel, it is meant that the spark gap can have some deviation from the parallel orientation to the longitudinal axis due to production or operational reasons. For the purposes of this invention, a spark gap which has an angle of up to 10 °, in particular up to 5 ° or up to 2 °, to the longitudinal axis of the spark plug, considered as substantially parallel to the longitudinal axis.

Mit dem Begriff Mittelelektrode wird die Elektrode bezeichnet, die mindestens bereichsweise innerhalb des Isolators angeordnet ist und deren elektrische Kontaktierung über den am brennraumabgewandten Ende des Isolators angeordneten Anschlussbolzen erfolgt. The term center electrode refers to the electrode, which is arranged at least in some areas within the insulator and whose electrical contacting takes place via the connection bolt arranged at the end remote from the combustion chamber.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Abstand der Funkenstrecke zur Längsachse der Zündkerze größer oder gleich einem halben Innendurchmesser D_I des Gehäuses ist. Zusätzlich oder alternativ ist der Abstand der Funkenstrecke zur Längsachse kleiner oder gleich einem halben Außendurchmesser D_A des Gehäuses. Dabei werden der Innendurchmesser D_I des Gehäuses und der Außendurchmesser D_A des Gehäuses am brennraumseitigen Ende des Gehäuses gemessen, wobei von rechtwinkligen Kanten bei der Messung ausgegangen wird, d.h. mögliche Fasen oder Verrundungen bei den Kanten des Gehäuses werden bei der Bestimmung der Durchmesser vernachlässigt. In a further development of the invention, it is provided that the distance of the spark gap to the longitudinal axis of the spark plug is greater than or equal to half an inner diameter D _{I of} the housing. Additionally or alternatively, the distance of the spark gap to the longitudinal axis is less than or equal to half the outer diameter D _{A of} the housing. In this case, the inner diameter D _{I of} the housing and the outer diameter D _A of the housing are measured at the combustion chamber end of the housing, starting from rectangular edges in the measurement, ie possible chamfers or fillets at the edges of the housing are neglected in determining the diameter.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Mittelelektrode an ihrem brennraumseitigen Ende einen sich von der Längsachse der Zündkerze radial nach außen in Richtung des Gehäuses erstreckenden Abschnitt aufweist, zur Abkürzung des Ausdrucks auch „radialer Abschnitt“ genannt. Der radiale Abschnitt kann im Wesentlichen senkrechten zur Längsachse der Zündkerze angeordnet sein, wobei der radiale Abschnitt von der senkrechten Anordnung abweichen kann. Der radiale Abschnitt kann eine Abweichung von bis zu 35°, insbesondere bis zu 20°, oder insbesondere bis zu 10° von der senkrechten Anordnung des Abschnitts aufweisen. Der radiale Abschnitt kann in sich gerade sein. Alternativ kann der radiale Abschnitt auch eine Krümmung aufweisen, wodurch der radiale Abschnitt maximal bereichsweise senkrecht zur Längsachse der Zündkerze angeordnet sein kann. Advantageously, it can be provided that the center electrode at its combustion chamber end has a radially extending from the longitudinal axis of the spark plug to the outside in the direction of the housing portion, to abbreviate the expression also called "radial portion". Of the Radial portion may be arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug, wherein the radial portion may deviate from the vertical arrangement. The radial section may have a deviation of up to 35 °, in particular up to 20 °, or in particular up to 10 ° from the vertical arrangement of the section. The radial section may be straight in itself. Alternatively, the radial section can also have a curvature, as a result of which the radial section can be arranged maximally in regions perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug.

Zwischen dem Gehäuse und dem Bereich des radialen Abschnitts bzw. der Mittelelektrode, der bzw. die dem Gehäuse am nächsten ist, bildet sich ein Zündspalt aus. Im Bereich des Zündspalts bildet sich die Funkenstrecke aus. Between the housing and the region of the radial section or the center electrode which is closest to the housing, a spark gap is formed. In the area of the ignition gap, the spark gap is formed.

Die Mittelelektrode weist den radialen Abschnitt und eine Basis auf, an der der radiale Abschnitt festgelegt ist. The center electrode has the radial portion and a base to which the radial portion is fixed.

Der radiale Abschnitt ist stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Basis der Mittelelektrode verbunden. Beispielsweise können der radiale Abschnitt und die Basis der Mittelelektrode durch die üblichen Schweißtechniken, wie beispielsweise Widerstandsschweißen, Laserschweißen und/oder Elektronenstrahlschweißen, miteinander verbunden werden. The radial section is materially and / or non-positively connected to the base of the center electrode. For example, the radial portion and the base of the center electrode may be joined together by conventional welding techniques, such as resistance welding, laser welding, and / or electron beam welding.

Der radiale Abschnitt besteht aus einer Nickel-Legierung. Beispielsweise kann der radiale Abschnitt aus der gleichen Nickel-Legierung wie die Basis der Mittelelektrode bestehen. The radial section consists of a nickel alloy. For example, the radial portion may be made of the same nickel alloy as the base of the center electrode.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann auf einer brennraumseitigen Stirnfläche des Gehäuses mindestens eine Verschleißfläche angeordnet sein, insbesondere ist die Verschleißfläche unmittelbar auf der Stirnseite des Gehäuses angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Verschleißfläche teilweise oder ganz beispielsweise in einer dafür vorgesehene Vertiefung in der Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist. Durch den Verzicht auf einen Masseelektrodengrundkörper ergibt sich der Vorteil, dass der Wärmekontakt und der Wärmefluss zwischen der Verschleißfläche und dem Gehäuse verbessert werden. Dadurch reduzieren sich die Temperatur und der damit verbundene Verschleiß der Verschleißfläche. Die Laufzeit der Zündkerze verlängert sich. In an advantageous development, at least one wear surface can be arranged on a combustion chamber-side end face of the housing, in particular the wear surface is arranged directly on the end face of the housing. It is also conceivable that the wear surface is arranged partially or completely, for example in a recess provided for this purpose in the end face of the housing. By dispensing with a ground electrode main body, there is the advantage that the thermal contact and the heat flow between the wear surface and the housing are improved. This reduces the temperature and the associated wear of the wearing surface. The life of the spark plug is extended.

Die Verschleißfläche oder die Stirnseite des Gehäuses übernehmen die Funktion der Masseelektrode einer konventionellen Zündkerze. The wear surface or the front side of the housing take over the function of the ground electrode of a conventional spark plug.

Zusätzlich oder alternativ kann an der Mittelelektrode mindestens eine Verschleißfläche angeordnet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Verschleißfläche an dem radialen Abschnitt der Mittelelektrode angeordnet. Vorzugsweise weist der radiale Abschnitt an seinem der Längsachse abgewandten Ende, insbesondere auf der dem Gehäuse zugewandten Seite des Endes des radialen Abschnitts, die Verschleißfläche auf. Additionally or alternatively, at least one wear surface may be arranged on the center electrode. Preferably, the at least one wear surface is disposed on the radial portion of the center electrode. Preferably, the radial section at its end remote from the longitudinal axis, in particular on the housing-facing side of the end of the radial section, the wear surface.

Der Zündspalt bzw. die Funkenstrecke bildet sich zwischen der Mittelelektrode bzw. ihrem radialen Abschnitt und dem Gehäuse bzw. der Stirnseite des Gehäuses aus, wobei die Mittelelektrode bzw. ihr radialer Abschnitt und/oder das Gehäuse bzw. dessen Stirnseite mindestens eine Verschleißfläche aufweisen. Die Verschleißflächen werden beispielsweise mittels Laserschweißen mit dem Gehäuse bzw. dessen Stirnseite und/oder der Mittelelektrode bzw. ihrem radialen Abschnitt verbunden. Typischerweise haben die den Zündspalt begrenzenden Oberflächen einen Abstand im Bereich von 0,2 mm bis 2,5 mm. Durch das Vorsehen des radialen Abschnitts der Mittelelektrode kann durch Biegen des radialen Abschnitts der für die vorgesehene Verwendung ideale Abstand der Oberflächen eingestellt werden. Bei Bedarf kann während der Laufzeit der Zündkerze der Abstand nachjustiert werden, bzw. bei routinemäßigen Wartungsarbeiten an dem stationären Gasmotor. The spark gap or the spark gap is formed between the center electrode or its radial section and the housing or the front side of the housing, wherein the center electrode or its radial section and / or the housing or its end face have at least one wear surface. The wear surfaces are connected, for example, by means of laser welding to the housing or its front side and / or the center electrode or its radial section. Typically, the surfaces defining the spark gap have a pitch in the range of 0.2 mm to 2.5 mm. By providing the radial portion of the center electrode, by bending the radial portion, the ideal spacing of the surfaces for the intended use can be adjusted. If necessary, the distance can be readjusted during the runtime of the spark plug, or during routine maintenance work on the stationary gas engine.

Idealerweise ist die an der Mittelelektrode bzw. an ihrem radialen Abschnitt angeordneten Verschleißfläche den am Gehäuse bzw. an der Stirnseite des Gehäuses angeordneten Verschleißflächen gegenüberliegend angeordnet sind. D.h. bei einer Projektion der einen Verschleißfläche entlang der Längsachse der Zündkerze auf die andere Verschleißfläche würde die Projektion der einen Verschleißfläche die andere Verschleißfläche mindestens teilweise überdecken, vorzugsweise vollständig überdecken. Ideally, the wear surface arranged on the center electrode or on its radial section is arranged opposite the wear surfaces arranged on the housing or on the front side of the housing. That In a projection of a wear surface along the longitudinal axis of the spark plug to the other wear surface, the projection of a wear surface would cover the other wear surface at least partially, preferably completely cover.

Beispielsweise hat eine Verschleißfläche eine größere Stirnfläche als die andere Verschleißfläche, z.B. ist die Stirnfläche der eine Verschleißfläche mindestens um den Faktor 1,2, insbesondere um einen Faktor 1,5, größer als die Stirnfläche der gegenüberliegend angeordneten Verschleißfläche. Dadurch werden zum einen herstellungsbedingte Ungenauigkeiten bei der gegenüberliegenden und deckungsgleichen Anordnung zweier einen Zündspalt ausbildenden Verschleißflächen bis zu einem gewissen Maß korrigiert. Zum anderen kann durch die Anordnung einer Verschleißflächen-Kante gegenüber der Stirnfläche bzw. einem Teil der Stirnfläche der anderen, gegenüberliegend angeordneten Verschleißfläche die für das Auslösen eines Zündfunken notwendige Spannung reduziert werden. An einer Kante bildet sich ein größerer Gradient des elektrischen Feldes aus als bei einer Fläche und deshalb können bereits bei einer geringeren Spannung die Elektronen sich aus der Oberfläche der Verschleißfläche lösen und einen Zündfunken erzeugen. Dadurch wird das Material und die Zündkerze weniger beansprucht und die Laufzeit der Zündkerze verlängert. For example, a wear surface has a larger end face than the other wear surface, for example, the end face of a wear surface at least by a factor of 1.2, in particular by a factor of 1.5, greater than the end face of the oppositely disposed wear surface. As a result, on the one hand production-related inaccuracies in the opposite and congruent arrangement of two spark gaps forming wear surfaces are corrected to some extent. On the other hand can be reduced by the arrangement of a wear surface edge opposite the end face or part of the end face of the other, oppositely disposed wear surface necessary for the triggering of a spark voltage. At one edge, a larger gradient of the electric field is formed than at one surface, and therefore even at a lower voltage, the electrons can be released from the surface of the wear surface and generate a spark. This will do that Material and the spark plug less stressed and extends the life of the spark plug.

Vorzugsweise weist die an der Mittelelektrode bzw. am radialen Abschnitt der Mittelelektrode angeordnete Verschleißfläche einen gleich großen oder einen größeren Durchmesser als die am Gehäuse bzw. an der Gehäuse-Stirnseite angeordnete Verschleißfläche auf. Beispielsweise ist der Durchmesser der an der Mittelelektrode bzw. am radialen Abschnitt der Mittelelektrode angeordneten Verschleißfläche um mindestens einen Faktor 1,2, insbesondere um einen Faktor 1,5, größer als der Durchmesser der am Gehäuse bzw. an der Gehäuse-Stirnseite angeordneten Verschleißfläche. The wear surface arranged on the center electrode or on the radial section of the center electrode preferably has an equal or larger diameter than the wear surface arranged on the housing or on the housing end face. By way of example, the diameter of the wear surface arranged on the center electrode or on the radial section of the center electrode is greater than the diameter of the wear surface arranged on the housing or on the housing end side by at least a factor of 1.2, in particular by a factor of 1.5.

Die Verschleißflächen weisen typischerweise ein Edelmetall oder eine Edelmetall-Legierung auf, wobei die Verschleißflächen aus gleichen oder unterschiedlichen Metallen oder Legierungen bestehen können. Vorzugsweise wird als Hauptbestandteil der Legierung Platin (Pt), Iridium (Ir), Rhodium (Rh) und/oder eine Legierung aus den Elementen verwendet. The wear surfaces typically comprise a noble metal or a noble metal alloy, wherein the wear surfaces may consist of the same or different metals or alloys. Preferably, the main constituent of the alloy is platinum (Pt), iridium (Ir), rhodium (Rh) and / or an alloy of the elements.

Die Verschleißflächen können eine runde, ovale oder mehreckige, z.B. viereckige, Querschnittsfläche und/oder Stirnfläche aufweisen. Die Breite der Verschleißflächen ist dabei kleiner als die Breite des Gehäuserands bzw. die Breite der Stirnseite des Gehäuses. Beispielsweise liegt die Breite der Verschleißflächen bzw. der Durchmesser bei einer runden Querschnittsfläche der Verschleißflächen im Bereich von 1 mm bis 4 mm. Typischerweise sind die Verschleißfläche breiter und/oder länger als hoch. Die Höhe der Verschleißflächen wird dabei entlang einer zur Zündkerzen-Längsachse parallelen Richtung gemessen. Typischerweise liegt die Höhe der Verschleißflächen im Bereich von 0,4 mm bis 1,5 mm. Die Länge der Verschleißflächen wird entlang des Gehäuseumfangs gemessen. Die Breite der Verschleißflächen ergibt sich entsprechend entlang einer radialen Richtung senkrecht zur Längsachse der Zündkerze. The wear surfaces may be round, oval or polygonal, e.g. have quadrangular, cross-sectional area and / or end face. The width of the wear surfaces is smaller than the width of the housing edge or the width of the front side of the housing. For example, the width of the wear surfaces or the diameter in a round cross-sectional area of the wear surfaces in the range of 1 mm to 4 mm. Typically, the wear surface is wider and / or longer than high. The height of the wear surfaces is measured along a direction parallel to the spark plug longitudinal axis direction. Typically, the height of the wear surfaces is in the range of 0.4 mm to 1.5 mm. The length of the wear surfaces is measured along the circumference of the housing. The width of the wear surfaces is correspondingly along a radial direction perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug.

Grundsätzlich können die an der Mittelelektrode bzw. an ihrem radialen Abschnitt angeordnete Verschleißflächen die gleiche oder mindestens ähnliche Geometrien und/oder Materialen wie die an dem Gehäuse bzw. an dessen Stirnseite angeordneten Verschleißflächen aufweisen. In principle, the wear surfaces arranged on the center electrode or on its radial section can have the same or at least similar geometries and / or materials as the wear surfaces arranged on the housing or on its front side.

Bei einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zündkerze kann am Gehäuse bzw. an dessen Stirnseite mindestens zwei, insbesondere drei oder vier oder fünf, Verschleißflächen angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Verschleißflächen gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses bzw. der brennraumseitigen Stirnfläche des Gehäuses verteilt angeordnet. Vorteilhafterweise weisen die Verschleißflächen jeweils zwischen einander einen Kreisbogenabstand von ca. π·(D_A – D_I)/n ein, wobei n die Anzahl der Verschleißflächen und D_A bzw. D_I der Außendurchmesser bzw. der Innendurchmesser des Gehäuses sind. Der Abstand kann herstellungsbedingt gewissen Schwankungen unterliegen, die durch die Verwendung des Begriffes ca. mit eingeschlossen sind. In a further development of the spark plug according to the invention, at least two, in particular three or four or five, wear surfaces may be arranged on the housing or on its front side. Preferably, the wear surfaces are distributed uniformly over the circumference of the housing or the combustion chamber-side end face of the housing. Advantageously, the wear surfaces each between each other a circular arc distance of about π · (D _A - D _I ) / n a, where n is the number of wear surfaces and D _A and D _I, the outer diameter and the inner diameter of the housing. The distance may be subject to certain fluctuations due to production, which are included by the use of the term approx.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der radiale Abschnitt der Mittelelektrode einarmig oder mehrarmig ausgebildet, wobei sich der bzw. die Arme von der Längsachse der Zündkerze radial nach außen in Richtung des Gehäuserands erstrecken. Insbesondere weist der mehrarmige radiale Abschnitt m Arme auf. Idealerweise ist m gleich n, wobei n die Anzahl der am Gehäuse bzw. dessen Stirnseite angeordneten Verschleißflächen ist. Beispielsweise ist der radiale Abschnitt zweiarmig oder dreiarmig oder fünfarmig ausgebildet. Typischerweise schließen zwei, insbesondere benachbarte, Arme des radialen Abschnitts einen Winkel von ca. 360°/m ein. Der Winkel kann herstellungsbedingt gewissen Schwankungen unterliegen, die durch die Verwendung des Begriffes ca. mit eingeschlossen sind. In an advantageous development of the radial portion of the center electrode is formed with one arm or more arm, wherein the or the arms extend from the longitudinal axis of the spark plug radially outward in the direction of the housing edge. In particular, the multi-arm radial section has m arms. Ideally, m is equal to n, where n is the number of wear surfaces arranged on the housing or its front side. For example, the radial portion is formed with two arms or three arms or five arms. Typically, two, in particular adjacent, arms of the radial section enclose an angle of approximately 360 ° / m. The angle may be subject to certain fluctuations due to production, which are included by the use of the term approx.

Vorzugsweise weist der mehrarmige radiale Abschnitt an seinen der Längsachse abgewandten Enden jedes Armes, insbesondere auf den dem Gehäuse zugewandten Seiten der Arme, jeweils eine Verschleißfläche auf. The multi-arm radial section preferably has a wear surface at each of its ends facing away from the longitudinal axis of each arm, in particular on the sides of the arms facing the housing.

Der radiale Abschnitt mit seinen Armen kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Bei einer geraden Anzahl von Armen können die Arme beispielsweise paarweise einstückig ausgebildet sein. Bei einer mehrstückigen Ausführung des radialen Abschnitts mit seinen Armen sind die einzelnen Komponenten des radialen Abschnitts beispielsweise mittels Schweißen miteinander verbunden. The radial portion with its arms may be formed in one piece or several pieces. In an even number of arms, the arms may be formed in pairs in one piece, for example. In a multi-piece embodiment of the radial portion with its arms, the individual components of the radial portion are connected to each other, for example by welding.

Die Arme sind typischerweise länger als der halben Innendurchmessers D_I des Gehäuses und/oder kürzer als die Summe aus halben Außendurchmesser D_A des Gehäuses und dem halben Durchmesser d der Mittelelektrode an ihrem brennraumseitigen Ende. The arms are typically longer than half the inner diameter D _{I of} the housing and / or shorter than the sum of half the outer diameter D _{A of} the housing and half the diameter d of the center electrode at its combustion chamber end.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der radiale Abschnitt der Mittelelektrode als eine Scheibe oder als ein Rad ausgebildet ist. Das Rad kann beispielsweise l Speichen aufweisen, wobei idealerweise l der Anzahl der an dem Gehäuse bzw. dessen Stirnseite angeordneten Verschleißflächen entspricht. In principle, it is also conceivable that the radial section of the center electrode is formed as a disk or as a wheel. The wheel may have, for example, 1 spokes, wherein ideally 1 corresponds to the number of wear surfaces arranged on the housing or its front side.

Die erfindungsgemäße Zündkerze und ihre Weiterbildungen können bei stationären Gasmotoren, beispielsweise bei Generatoren oder Kompressor, eingesetzt werden. Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Zündkerzen mit entsprechend reduzierten Abmessungen und Geometrien kann auch im Automotivbereich verwendet werden. The spark plug according to the invention and its developments can be used in stationary gas engines, for example in generators or compressors. An embodiment of the spark plugs according to the invention with corresponding Reduced dimensions and geometries can also be used in the automotive sector.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing.

Zeichnung drawing

1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einer einarmigen Mittelelektrode in einer halbgeschnittenen Seitenansicht 1 shows an example of a spark plug according to the invention with a single-arm center electrode in a half-cut side view

2 zeigt ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einer zweiarmigen Mittelelektrode in einer halbgeschnittenen Seitenansicht 2 shows a second example of a spark plug according to the invention with a two-armed center electrode in a half-cut side view

3 zeigt das Beispiel gemäß 2 in einer Draufsicht 3 shows the example according to 2 in a top view

4 zeigt ein drittes Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einer dreiarmigen Mittelelektrode in einer Draufsicht 4 shows a third example of a spark plug according to the invention with a three-arm center electrode in a plan view

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

1 zeigt eine schematische Darstellung des brennraumseitigen Endes der erfindungsgemäßen Zündkerze 1. Die Zündkerze weist ein Gehäuse 2 mit einem darin angeordneten Isolator 3 und einer im Isolator 3 angeordneten Mittelelektrode 4 auf. Die Zündkerze 1 weist ein Längsachse X-X auf, die sich vom brennraumseitigen Ende der Zündkerze 1 bis zum brennraumabgewandten Ende der Zündkerze 1 erstreckt. 1 shows a schematic representation of the combustion chamber side end of the spark plug according to the invention 1 , The spark plug has a housing 2 with an insulator disposed therein 3 and one in the insulator 3 arranged center electrode 4 on. The spark plug 1 has a longitudinal axis XX extending from the combustion chamber end of the spark plug 1 to the end of the spark plug facing away from the combustion chamber 1 extends.

Das brennraumseitige Ende der Mittelelektrode 4 ragt aus dem brennraumseitigen Ende des Isolators 3 raus. Das brennraumseitige Ende des Isolators 3 kann bündig zum brennraumseitigen Ende des Gehäuses 2 oder innerhalb des Gehäuses 2 enden. Alternativ kann das brennraumseitige Ende des Isolators auch aus dem Gehäuse 2 ragen. The combustion chamber end of the center electrode 4 protrudes from the combustion chamber end of the insulator 3 Out. The combustion chamber end of the insulator 3 can be flush with the combustion chamber end of the housing 2 or inside the case 2 end up. Alternatively, the combustion chamber-side end of the insulator can also be removed from the housing 2 protrude.

Das Gehäuse 2 weist an seinem brennraumseitigen Ende einen inneren Durchmesser D_I und einen äußeren Durchmesser D_A auf. Die halbe Differenz des äußeren Durchmessers D_A und des inneren Durchmessers D_I entspricht der Breite des brennraumseitigen Gehäuserands bzw. der Breite der brennraumseitigen Stirnseite 10 des Gehäuses 2. Am Gehäuserand bzw. auf der Stirnseite 10 des Gehäuses kann eine Verschleißfläche 8 angeordnet sein. Beispielsweise besteht die Verschleißfläche 8 aus einem Edelmetall oder eine edelmetallhaltigen Legierung. Vorzugsweise wird als Edelmetall für die Verschleißfläche 8 Platin (Pt), Iridium (Ir) und/oder Rhodium (Rh) bzw. eine Legierung mit mindestens zwei dieser Elemente verwendet. Die Verschleißfläche 8 kann eine runde, ovale oder mehreckige, z.B. viereckige, Querschnittsfläche aufweisen. Die Breite der Verschleißfläche 8 ist dabei kleiner als die Breite des Gehäuserands bzw. der Stirnseite 10 des Gehäuses 2. Beispielsweise liegt die Breite der Verschleißfläche 8 bzw. der Durchmesser bei einer runden Querschnittsfläche der Verschleißfläche 8 im Bereich von 1 mm bis 4 mm. Typischerweise ist die Verschleißfläche 8 breiter und/oder länger als hoch. Die Höhe der Verschleißfläche 8 wird dabei entlang einer parallelen Richtung der Zündkerzen-Längsachse X-X gemessen. Typischerweise liegt die Höhe der Verschleißfläche im Bereich von 0,4 mm bis 1,5 mm. Die Länge der Verschleißfläche 8 wird entlang des Gehäuseumfangs gemessen. Die Breite der Verschleißfläche 8 ergibt sich entsprechend entlang einer radialen Richtung senkrecht zur Längsachse X-X. The housing 2 has an inner diameter D _I and an outer diameter D _A at its combustion chamber end. Half the difference between the outer diameter D _A and the inner diameter D _I corresponds to the width of the combustion chamber side housing edge or the width of the combustion chamber side end face 10 of the housing 2 , At the edge of the case or on the front side 10 The housing may have a wear surface 8th be arranged. For example, there is the wear surface 8th made of a precious metal or a precious metal-containing alloy. Preferably, as a precious metal for the wear surface 8th Platinum (Pt), iridium (Ir) and / or rhodium (Rh) or an alloy having at least two of these elements used. The wear surface 8th may have a round, oval or polygonal, for example, quadrangular, cross-sectional area. The width of the wear surface 8th is smaller than the width of the housing edge or the front side 10 of the housing 2 , For example, the width of the wear surface is 8th or the diameter at a round cross-sectional area of the wear surface 8th in the range of 1 mm to 4 mm. Typically, the wear surface 8th wider and / or longer than high. The height of the wear surface 8th is measured along a parallel direction of the spark plug longitudinal axis XX. Typically, the height of the wear surface is in the range of 0.4 mm to 1.5 mm. The length of the wear surface 8th is measured along the circumference of the housing. The width of the wear surface 8th results accordingly along a radial direction perpendicular to the longitudinal axis XX.

Wie in 1 gezeigt, ist am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 4 ein radialer Abschnitt 6 angeordnet. Der radiale Abschnitt 6 erstreckt sich ausgehend von der Längsachse X-X radial nach außen in Richtung des Gehäuses 2. Der sich radial nach außen erstreckende Bereich des radialen Abschnitts 6 wird auch als Arm 9 bezeichnet. Wie hier dargestellt ist der radiale Abschnitt 6 im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse X-X angeordnet, wobei mit „im Wesentlichen“ herstellungsbedingten Unsicherheiten und daraus resultierenden Abweichungen und/oder alterungsbedingte Abweichungen und/oder betriebsbedingte Abweichungen von der radialen Anordnung inbegriffen sind. Des Weiteren ist es auch denkbar, dass der radiale Abschnitt 6 eine Krümmung aufweist, wodurch der Abschnitt 6 maximal teilweise senkrecht zur Längsachse X-X angeordnet ist. As in 1 is shown at the combustion chamber end of the center electrode 4 a radial section 6 arranged. The radial section 6 extends from the longitudinal axis XX radially outward in the direction of the housing 2 , The radially outwardly extending portion of the radial section 6 is also called an arm 9 designated. As shown here, the radial section 6 are arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis XX, with "essentially" manufacturing-related uncertainties and resulting deviations and / or aging-related deviations and / or operational deviations from the radial arrangement are included. Furthermore, it is also conceivable that the radial section 6 has a curvature, causing the section 6 is arranged at most partially perpendicular to the longitudinal axis XX.

Der radiale Abschnitt 6 ist stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit einer Basis 11 der Mittelelektrode 4 verbunden. Beispielsweise können der radiale Abschnitt 6 und die Basis 11 der Mittelelektrode 4 durch die üblichen Schweißtechniken, wie beispielsweise Widerstandsschweißen, Laserschweißen und/oder Elektronenstrahlschweißen, miteinander verbunden sein. The radial section 6 is cohesive and / or non-positive with a base 11 the center electrode 4 connected. For example, the radial section 6 and the base 11 the center electrode 4 be joined by the usual welding techniques, such as resistance welding, laser welding and / or electron beam welding.

Der radiale Abschnitt 6 besteht aus einer Nickel-Legierung. Beispielsweise kann der radiale Abschnitt 6 aus der gleichen Nickel-Legierung wie die Basis 11 der Mittelelektrode 4 bestehen. The radial section 6 consists of a nickel alloy. For example, the radial section 6 made of the same nickel alloy as the base 11 the center electrode 4 consist.

An seinem der Längsachse abgewandten Seite weist der radiale Abschnitt 6 eine Verschleißfläche 7 auf. Vorzugsweise ist die Verschleißfläche 7 der an der Stirnseite 10 des Gehäuses angeordneten Verschleißfläche 8 gegenüberliegend angeordnet, so dass der Zündfunken zwischen den Verschleißflächen 7, 8 einen möglichst kurzen Weg zurücklegen muss. Der zwischen den Verschleißflächen 7, 8 befindliche Spalt wird Zündspalt 5 genannt. At its side facing away from the longitudinal axis, the radial section 6 a wear surface 7 on. Preferably, the wear surface 7 the one at the front 10 the housing arranged wear surface 8th arranged opposite so that the spark between the wear surfaces 7 . 8th must travel as short as possible. The between the wear surfaces 7 . 8th gap is spark gap 5 called.

Grundsätzlich kann die am Abschnitt 6 angeordnete Verschleißfläche 7 die gleiche oder mindestens ähnliche Geometrien und/oder Materialen wie die an der Stirnseite 10 des Gehäuses 2 angeordnete Verschleißfläche 8, siehe auch die oben beschriebenen Materialien und Geometrien. Die beiden Verschleißflächen 7, 8 können die gleiche Geometrie oder unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die Verschleißflächen7, 8 aus dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialen bestehen. Basically, the at the section 6 arranged wear surface 7 the same or at least similar geometries and / or materials as those on the front side 10 of the housing 2 arranged wear surface 8th , see also the materials and geometries described above. The two wear surfaces 7 . 8th can have the same geometry or different geometries. The wearing surfaces7, 8th made of the same material or different materials.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze. Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass die Zündkerze zwei Zündspalte 5 und somit auch zwei Funkenstrecken aufweist. Auf der Stirnseite 10 des Gehäuses 2 sind zwei Verschleißflächen 8 angeordnet. Der radiale Abschnitt 6 hat eine Länge von mindestens dem Innendurchmesser D_I des Gehäuses 2 und maximal dem Außendurchmesser D_A des Gehäuses 2. Der radiale Abschnitt 6 weist zwei Arme 9 auf. Wie man in der 3 sieht schließen die Arme 9 einen Winkel von ca. 180° ein, wobei durch das „ca.“ herstellungsbedingte Unsicherheiten und daraus resultierende Abweichungen vom angegebenen Wert inbegriffen sind. 2 shows a second embodiment of the spark plug according to the invention. The embodiment according to 2 differs from the embodiment according to 1 in that the spark plug has two ignition gaps 5 and thus also has two spark gaps. On the front page 10 of the housing 2 are two wear surfaces 8th arranged. The radial section 6 has a length of at least the inner diameter D _{I of} the housing 2 and at most the outer diameter D _{A of} the housing 2 , The radial section 6 has two arms 9 on. How to get in the 3 sees the arms close 9 an angle of approximately 180 °, whereby the "approx." manufacturing-related uncertainties and resulting deviations from the specified value are included.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der radiale Abschnitt 6 mit seinen beiden Armen einstückig ausgebildet. Alternativ ist es auch denkbar, dass der radiale Abschnitt mehrstückig ausgebildet ist. Beispielsweise kann jeder Arm 9 für sich einstückig ausgebildet sein und der radiale Abschnitt 6 ergibt sich durch eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung der Arme. In this embodiment, the radial section 6 formed integrally with his two arms. Alternatively, it is also conceivable that the radial portion is formed in several pieces. For example, every arm can 9 be formed in one piece and the radial section 6 results from a non-positive and / or material connection of the arms.

In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den ersten beiden Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Zündkerze drei Zündspalte und somit auch drei Funkenstrecken aufweist. Der radiale Abschnitt 6 weist drei Arme 9 auf. An jedem Ende der Arme 9 ist auf der brennraumabgewandten Seite der Arme 9 eine Verschleißfläche 7 angeordnet. In den 3 und 4 sind die Verschleißflächen 7 durch Kreise angedeutet. In 4 a third embodiment of the spark plug according to the invention is shown. This embodiment differs from the first two embodiments in that the spark plug has three ignition gaps and thus also three spark gaps. The radial section 6 has three arms 9 on. At each end of the arms 9 is on the combustion chamber opposite side of the arms 9 a wear surface 7 arranged. In the 3 and 4 are the wear surfaces 7 indicated by circles.

Die Arme 9 schließen zueinander jeweils einen Winkel von ca. 120° ein, wobei durch das „ca.“ herstellungsbedingte Unsicherheiten und daraus resultierende Abweichungen vom angegebenen Wert inbegriffen sind. The poor 9 each include an angle of approximately 120 °, whereby the "approx." manufacturing-related uncertainties and resulting deviations from the specified value are included.

Claims

Spark plug ( 1 ), in particular for an internal combustion engine, comprising a housing ( 2 ), one in the housing ( 2 ) arranged insulator ( 3 ) with an axial bore, one in the axial bore of the insulator ( 3 ) arranged center electrode ( 4 ), the spark plug ( 1 ) has a longitudinal axis (XX), and wherein at least one spark gap between the center electrode ( 4 ) and housing ( 2 ) is formed, characterized in that the spark gap substantially parallel to the longitudinal axis (XX) of the spark plug ( 1 ) and spaced from the longitudinal axis (XX) of the spark plug ( 1 ) is trained.

Spark plug ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the distance of the spark gap to the longitudinal axis (XX) of the spark plug ( 1 ) greater than or equal to half the inner diameter (D _I ) of the housing ( 2 ) and / or less than or equal to half the outer diameter (D _A ) of the housing ( 2 ).

Spark plug ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the center electrode ( 4 ) at its combustion chamber end a section ( 6 ) extending from the longitudinal axis (XX) of the spark plug ( 1 ) out in the direction of the housing ( 2 ).

Spark plug ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on a combustion chamber-side end face ( 10 ) of the housing ( 2 ), in particular directly, at least one wear surface ( 8th ) and / or that at the center electrode ( 4 ), in particular at the section ( 6 ), at least one wear surface ( 7 ) is arranged.

Spark plug ( 1 ) according to claim 4, characterized in that at the center electrode ( 4 ) arranged wear surfaces ( 7 ) on the housing ( 2 ) arranged wear surfaces ( 8th ) are arranged opposite one another.

Spark plug ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that at least one of the wear surfaces ( 7 . 8th ) have a noble metal or a noble metal alloy, in particular an alloy with Pt, Ir and / or Rh as the main constituent.

Spark plug ( 1 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the wear surfaces ( 7 . 8th ) have a diameter of 1 mm to 4 mm and / or a thickness of 0.4 mm to 1.5 mm.

Spark plug ( 1 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that an end face of the at the central electrode ( 4 ) arranged wear surfaces ( 7 ) of the center electrode ( 4 ) greater than or equal to an end face of the oppositely disposed wear surface ( 8th ) of the housing ( 2 ).

Spark plug according to one of claims 4 to 8, characterized in that on the housing ( 2 ) at least two, in particular three or four or five, wear surfaces ( 8th ) are arranged.

Spark plug ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the wear surfaces ( 8th ) over the circumference of the combustion chamber end face ( 10 ) of the housing ( 2 ), and in particular the wear surfaces ( 8th ) between each other a circular arc distance of approx.

π · (D _A - D _I ) / n

where n is the number of wear surfaces ( 8th ) and D _A and D _{I are} the outer diameter and the inner diameter of the housing.

Spark plug ( 1 ) according to one of claims 3 to 10, characterized in that the radial section ( 6 ) of the center electrode ( 4 ) one-armed or multi-armed, in particular two-armed or three-armed or four-armed or fünfarmig, is formed, wherein in particular the section ( 6 ) is integrally or multiply formed.

Spark plug ( 1 ) according to claim 11, characterized in that in the case of a multi-arm section ( 6 ) of the center electrode ( 4 ) between two arms ( 9 ) an angle of about 360 ° / m is included, where m is the number of arms ( 9 ).

Spark plug ( 1 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the section ( 6 ) at its end or at each of the longitudinal axis (XX) facing away from the end of each arm ( 9 ), in particular on the housing ( 2 ) facing side of the arm ( 9 ) or the arms ( 9 ), a wear surface ( 7 ) having.

Spark plug ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a base ( 5 ) of the center electrode ( 4 ) and / or the section ( 6 ) of the center electrode ( 4 ) have a nickel alloy.